随着可再生能源快速发展，对稳定、可靠的电力系统需求不断提升，如何研发成本更低、寿命更长的电池，已成为技术竞赛的关键方向之一。锌基电池相较锂离子电池更安全、原材料更廉价，因此被视为大规模电网储能的有力候选。但其推广一直受制于一个核心问题——使用寿命偏短。

锌电池寿命有限的主要原因在于负极表面会逐渐长出微小的树枝状金属结构，即“枝晶”。这些枝晶会在电池内部不断延伸，最终可能刺穿隔膜，引发短路，导致电池提前失效。

康考迪亚大学的研究团队近日提出了一种有效抑制枝晶生长的新方法。他们借助加拿大萨斯喀彻温大学加拿大光源提供的超高亮度X射线，对电池内部结构进行精细观察，发现只需在电池内表面“点缀”极少量金纳米颗粒，就能让枝晶的生长速度比传统锌电池降低多达50倍。采用这种金纳米颗粒处理后的锌电池，在实验室条件下连续工作时间已超过6000小时。

“我们早就知道给电极做涂层可以改善电池性能，但这次的关键在于，我们使用的金颗粒量极少，而且它们在电池表面的分布方式非常独特，这一点非常新颖，也令人振奋。”康考迪亚大学博士生、论文第一作者 Seungil Lee 表示。相关成果已发表在《材料化学A杂志》上。

尽管黄金本身价格不菲，研究人员开发的工艺只在电池表面不到10%的区域稀疏分布金纳米颗粒，因此整体用量极低。对于大规模储能电池而言，这种方式在成本上仍具备可行性。

“我们的制备方法不需要特殊的实验室环境，而且只用到极少量黄金，因此在表面布置金颗粒的成本非常低，大约只有常规金涂层成本的1/100。”物理学副教授、Lee 的导师 Ayse Turak 解释道。

Turak 还补充说：“这对我们来说是一次重要的启示。表面材料量少到几乎无法用常规手段进行表征，但加拿大光源的X射线信号足够强，我们得以清晰地看到并确认这些金颗粒的存在及其在表面的具体位置。”

目前，研究团队正将这一稀疏纳米颗粒涂层技术拓展到铜电极上，以探索其在下一代无负极电池中的应用潜力。同时，他们也在评估这种稀疏分布纳米颗粒能否推广到电池以外的领域，例如传感器、光伏器件以及照明技术等，为更多前沿应用提供新的材料设计思路。